傳感器與應(yīng)用試題庫

1、《傳感器與應(yīng)用》一、填空題（每空1分，共25分）1傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化量變化量與輸入變化量變化量的比值。對(duì)線性傳感器來說，其靈敏度是一常數(shù)一常數(shù).2用彈性元件和電阻應(yīng)變片及一些附件可以組成應(yīng)變片傳感器，按用途劃分用應(yīng)變式力傳感器、應(yīng)變式加速度加速度傳感器等（任填兩個(gè)）。3.采用熱電阻作為測(cè)量溫度的元件是將溫度溫度的測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻電阻的測(cè)量。4單線圈螺線管式電感傳感器主要由線圈、鐵磁性外殼鐵磁性外殼和可沿線圈軸向移動(dòng)

2、的活動(dòng)鐵芯移動(dòng)的活動(dòng)鐵芯組成。5利用渦流式傳感器測(cè)量位移時(shí)，為了得到較好的線性度和較好的靈敏度，應(yīng)該讓線圈與被測(cè)物線圈與被測(cè)物的距離大大小于線圈半徑線圈半徑6空氣介質(zhì)變隙式電容傳感器中，提高靈敏度和減少非線性誤差是矛盾的，為此實(shí)際中大都采用差動(dòng)差動(dòng)式電容傳感器7振筒式傳感器是以均勻薄壁圓筒薄壁圓筒作為敏感元件，將被測(cè)氣體壓力或密度的變化轉(zhuǎn)換成頻率頻率。8由光電管的光譜特性看出，檢測(cè)不同顏色的光需要選用光電陰極材料光電陰極材料不同的光電管

3、，以便利用光譜特性光譜特性靈敏度較高的區(qū)段。9按熱電偶本身結(jié)構(gòu)劃分，有普通普通熱電偶、鎧裝熱電偶、薄膜薄膜熱電偶。10硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)段與人類人類相近，因而得到應(yīng)用。11熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體載流子流子數(shù)目隨著溫度變化而變化的特性制成的溫度溫度敏感元件。12當(dāng)半導(dǎo)體材料在某一方向承受應(yīng)力時(shí)，它的電阻率電阻率發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。用這個(gè)原理制成的電阻稱固態(tài)壓敏電阻壓敏電阻。13磁敏二極管工作時(shí)加正向正向電壓。由于它的磁

4、靈敏很高，特別適用于測(cè)量弱磁場(chǎng)弱磁場(chǎng)。二、選擇題（每小題2分，共16分，7、8兩題答案不止一個(gè)）1電阻應(yīng)變片的初始電阻數(shù)值有多種其中用的最多的是（B）。A60ΩB120ΩC200ΩD350Ω2電渦流式傳感器激磁線圈的電源是（C）。A直流B工頻交流C高頻交流D低頻交流3變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是（B）。A正比關(guān)系B反比關(guān)系反比關(guān)系C無關(guān)系4單色光的波長(zhǎng)越短，它的（A）。A頻率越高，其光子能量越大B頻率越低，其

5、光子能量越大C頻率越高，其光子能量越小D頻率越低，其光子能量越小5熱電偶可以測(cè)量（C）。A壓力B電壓C溫度D熱電勢(shì)6光敏電阻適于作為（B）。三、簡(jiǎn)述電渦流式傳感器的工作原理（每空1分，共11分）傳感器的激磁線圈通正弦交變電流時(shí)，在其周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使被測(cè)金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電渦流。它的存在在消弱激磁線圈內(nèi)磁場(chǎng)的變化。使線圈等效阻抗發(fā)生變化（對(duì)比無被測(cè)金屬時(shí)變?。?。該變化完全取決于被測(cè)金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。而電渦流效應(yīng)的大小與被測(cè)金屬導(dǎo)體的電

6、阻率、磁導(dǎo)率及幾何形狀有關(guān)，又與線圈的幾何尺寸、線圈中激磁電流的頻率有關(guān)，還與線圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體間的距離等參數(shù)有關(guān)。如果保持上述中的其它參數(shù)不變，而只改變其中的一個(gè)參數(shù)，則傳感器的線圈的阻抗就僅僅是這個(gè)參數(shù)的單值函數(shù)。通過測(cè)量線圈阻抗的變化量，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該參數(shù)的測(cè)量。四、簡(jiǎn)答題（共8分）1圖1是差動(dòng)式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。2圖1中各編號(hào)名稱：①是質(zhì)量塊；②是固定極板。五、簡(jiǎn)答題（共7分）圖21圖2是壓阻式加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。2

7、圖2中各編號(hào)名稱：①是四個(gè)擴(kuò)散電阻；②是硅梁；③是質(zhì)量塊；④是基座；六簡(jiǎn)答題（共6分）。圖3在圖3所示的電橋中，R1=1000Ω，R3=1500Ω，C2=1μF時(shí)電橋平衡。電容C4是多少？答：根據(jù)平衡條件，C4=C2R1R3=110001500≈0.667μF七簡(jiǎn)答題（共15分）某CO2氣體傳感器在20。C，濃度范圍為0～100ppm時(shí)的輸入特性表示為Rx=x250(kΩ)用差動(dòng)法回答以下問題（其中R1=10MΩE=2V）:?利用最簡(jiǎn)單

8、的電阻電壓變換電路，繪出X，V0的關(guān)系圖。?利用電橋進(jìn)行電阻電壓變換電路，繪出20。C時(shí)X，V0的關(guān)系圖。另外，當(dāng)30。C時(shí)，Rx=x500(kΩ)，在同一張圖上再加上X，V0的關(guān)系圖，然后進(jìn)行比較。?采用兩個(gè)差動(dòng)法的傳感器電路繪出20。C，30。C時(shí)X，V0的關(guān)系，然后與（2）中的圖形進(jìn)行比較。答：20。C時(shí)，0～100ppm對(duì)應(yīng)得電阻變化為250～350kΩ。oV0在48.78～67.63mV之間變化。o如果R2=10MΩ，R3=2

9、50kΩ，20。C時(shí)，V0在0～18.85mV之間變化。30。C時(shí)V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之間變化。20。C時(shí)，V0為0～18.85mV，30。C時(shí)V0為0～17.79mV，如果零點(diǎn)不隨溫度變化，靈敏度約降低4.9%。但相對(duì)（2）得情況來說有很大的改善。八簡(jiǎn)答題（12分）（1）采用超聲波或光脈沖信號(hào)，由從對(duì)象反射回來的脈沖的時(shí)間進(jìn)行距離檢測(cè)，空氣中的音速為340ms，軟鋼中縱波的因素為5900ms

10、，光的速度為3108ms，求這三種情況下1ms的往復(fù)時(shí)間對(duì)應(yīng)得距離。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，比較采用光脈沖所需要系統(tǒng)得信號(hào)處理速度要比采用超聲波脈沖時(shí)的系統(tǒng)速度快幾倍？（2）根據(jù)（1）的結(jié)果，討論利用脈沖往復(fù)時(shí)間測(cè)距，采用超聲波和光波各有什么特點(diǎn)。答：（1）1ms的時(shí)間內(nèi)超聲波在空氣和軟鋼中的傳播距離分別為0.17m和3.0m，而光的傳播距離為1.5105m，故要求有105倍高的處理速度。（2）采用光時(shí)，1μm的處理速度只能測(cè)量100m以上的距離